论文部分内容阅读
摘要：社会经济的健康发展，离不开水利水电工程的高效运行，而在水利水电工程中，水闸既能挡水，又能泄水，发挥着非常重要的作用。近些年来，伴随着水利水电事业的快速发展，水闸设计也面临着创新发展，使其自身的价值和作得到更好的发挥。本文围绕着水利水电工程中水闸的创新设计进行了专项研究，希望文中观点能为相关设计人员提供有价值的参考。
关键词：水利水电工程；水闸；设计
水利水电工程是我国当前保护并合理利用水资源，对水文环境进行改造和整顿重要手段。当前，我国的水利水电事业已经进行到快速发展期，对与之紧密相关的水闸设计也提出了更高的设计要求。需要水闸设计人员创新设计理念，开拓设计思路，不断的推陈出新，使水闸设计水平紧跟水利水电工程的发展速度，更好的服务于社会经济建设。
1.水闸消能防冲的设计
控制工况是水闸消能防冲设计的重要组成部分，具体包括以下控制项目：对于下游的相应水位，要采用正规的方法取其下限值，而闸的蓄水位要保证在最高点。只用这样，才能保证上游充足的蓄水量。在这种工况下，经过系统的深度计算之后，闸门的最初始开启深度成为消力池的控制因素；此外，对于水闸的防冲设计来说，其控制工况为：为了使下游的相应水位处于相对较低的状态，要将水闸的泄放程度设计成最大的洪水流量。当前，由于气候及自然环境的变化，水文的基本规律也产生了相应的变化。因此，在选取最低水位和最高蓄水位时，要充分考虑到水文条件和河道地形方面的变化。
2.水闸的选址
在水利水电工程中，水闸选址是一个极其重要的工作环节。从总的选址原则上看，地质条件相对较好的天然地基为最佳选择，但在具体选址的过程中，也要依据水利水电工程的实际情况进行全方位的考虑，一方面要符合水闸的设置要求，另一方面要对水闸的水文条件和地质条件进行透彻分析，之后再择优选定岩石地基。最终选定的岩石地基，一定要是新鲜和完整的，如果实在无法找到适合的岩石地基，也可以选择那些透水性小、抗剪强度高、压缩性低、承载能力较大的土质地基替代岩石地基。
3.水闸地基的处理
3.1桩基的处理
对于桩基的处理，大体可以概括为灌注桩和预制桩两种。在以下三种情况中，这两种桩基的处理方法可以得到有效利用：①在沉降的过程中，所属建筑物具备相当高的要求；②竖向荷载结构非常集中，且非常大；③相应的结构，受到了大面积地面的荷载影响。
3.2预压法
所说的预压就是通过事先加载，使地基的承载能力得以提高，从而降低其沉降幅度。预压方法存在明显的优势和劣势，具体表面为：优势是在荷载持续保持的情况下，体积会产生很大幅度的压缩，同时使水闸强度表面出明显的增长。这种方法对黏性土地基以及淤泥质地基都会表现较好的功效；劣势是在规定的工期之内，极有可能无法完成施工任务。尤其在工期比较紧张时，不建议采用此种方式。这是因为闸基地下水与河水是紧密相连的，此时降水就成为一大难题，要想使这一问题得到有效解决，需要耗费较长的时间，无法满足工期上的要求。
3.3换土垫层法
换土垫层法是一种比较传统的地基处理方法，其优势是操作简单，且成功率高。因此，在大多数的施工当中，换土垫层法是众多地基处理方法中的首选。如果是<3m的软弱土层，就是浅层地基，如果是承载力特别高的土层，则是下卧层地基。
4.闸型的选择
在水利水電工程中，水闸所包含的闸型种类较多，并且每一种闸型都具有各自不同的优点及缺点，在功能方面也存在一定的差异。因此，选择闸型时，不能以款式是否新颖、功能是否齐全为原则，而是要以实用性为原则，对其进行合理选择。因此，在选择闸型之前，要对施工管理、河道特性、地质情况、地形条件进行充分的了解，在此基础上，选定闸型，以此来保证水闸在日后使用过程中实用价值。
5.水闸的排水问题
5.1防冲槽
在水利水电工程中，防冲槽的作用就是针对水闸关卡末端实施的一种加固措施。当水流经过关卡时，由于受到关卡的作用力，导致水流速度和冲击能量都有所下降，当水流经过关卡末端时，又恢复到原来的速度和冲击力。此时，这种强大的水流冲击力就容易对河床一定的破坏。因此，在大多数关卡末端，都将其设置成为抛石防冲槽。当水流冲击河床时，关卡末端的石块会根据水流冲击的方向，沿着陡坡顺势而下，因此在冲坑的上游斜坡上要设置好铺盖，提高水利水电工程的安全系数。
5.2消力池底板的排水孔设计
对于水利水电工程中的消力池底板来说，必须承受由不同因素所带来的压力，例如水流的脉动压力、水流的冲击力等等。因此，消力池底板一定要符合耐磨静压的要求，同时能够承受重物的冲击，同时还要具备很大的强度和自重，方可满足水利水电工程对它的各项要求。在布置位置上，可将垂直排水孔设置在水平护板的后半部分，将反滤层铺在排水孔的下面。在布置形态上，可设置成梅花形，这种形式可以让排水更加通畅，从而减轻护板低部的渗透压力。
5.3闸基防渗面层的排水
在水利水电工程中，上游水位和下游水位之间存在较为明显的落差。正是因为这一落差，可以有效实现各种排水活动。其工作原理为：当上游水渗透进河床之后，经过闸底板、防渗铺盖和板桩流入消力池，当其经过反滤层的排水孔，便可顺畅的流进下游地段，最终实现有效的排水。在地基渗水方面，最理想的状态是以最快的速度将水排出去。因此，就要考虑如何加快水流速度，将防渗止水设施大量的布置在高水位的一侧，不失为一项有效措施。板桩、浅齿墙或铺盖皆可作为防渗止水设施，通过这一的办法可有效延长底板上游的相关渗透路径，使渗透压力在消力池底板上得以压缩和减小。同时，通过滤水层、排渗管的合理设置，也可以达到有效排水、排渗的效果。
6.水闸的底板高程
对于水利水电工程来说，合理确定水闸底板高程是非常重要的，绝不能存在丝毫马虎大意。水闸的运行质量、造价、制作及施工与闸底板高程的选取都存在密不可分的联系。因此，对闸底板高程的选取要多角度、多方面的进行综合考虑，确保最终确定的底板高程可以同时满足水闸的正常运行、经济性、地质以及水文地质等多项要求。如果设置的水闸底板高程过低，不但增加了地基处理和开挖施工的难度，还会影响闸门的正常启闭，导致水闸无法正常运行。因此，水闸底板高程能否正确选定，是整个流程能否顺畅运转的决定性因素，一定要确保最终设计方案的科学合理性，为水利水电工程的顺利运行提供必要的保障。
结束语：
综上所述，水闸的正常运行对于水利水电工程来说至关重要，在很大程度上，决定着整个工程的运行质量。因此，在开展设计之前，设计单位一定要精心做好各项准确工作，全面了解水闸区域的水文地质情况，确保水闸设计的合理性，促进水利水电工程项目的顺利实施；在施工的过程中，做好过程管理，确保闸门日后运行过程中的安全可靠性。从而更好的发挥出水利水电工程抗洪、蓄水的作用，最大限度的保护国家财产安全和广大人民群众的生命财产安全。
参考文献：
[1]郭传金.关于水利水电工程中水闸的设计探讨[J].城市建设理论研究，2014（11）.
[2]赵琪.关于水利水电工程中水闸的设计探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2014（13）.
[3]吴连生，安孟德.关于水利水电工程中水闸的设计探讨[J].建筑工程技术与设计，2015（2）.
关键词：水利水电工程；水闸；设计
水利水电工程是我国当前保护并合理利用水资源，对水文环境进行改造和整顿重要手段。当前，我国的水利水电事业已经进行到快速发展期，对与之紧密相关的水闸设计也提出了更高的设计要求。需要水闸设计人员创新设计理念，开拓设计思路，不断的推陈出新，使水闸设计水平紧跟水利水电工程的发展速度，更好的服务于社会经济建设。
1.水闸消能防冲的设计
控制工况是水闸消能防冲设计的重要组成部分，具体包括以下控制项目：对于下游的相应水位，要采用正规的方法取其下限值，而闸的蓄水位要保证在最高点。只用这样，才能保证上游充足的蓄水量。在这种工况下，经过系统的深度计算之后，闸门的最初始开启深度成为消力池的控制因素；此外，对于水闸的防冲设计来说，其控制工况为：为了使下游的相应水位处于相对较低的状态，要将水闸的泄放程度设计成最大的洪水流量。当前，由于气候及自然环境的变化，水文的基本规律也产生了相应的变化。因此，在选取最低水位和最高蓄水位时，要充分考虑到水文条件和河道地形方面的变化。
2.水闸的选址
在水利水电工程中，水闸选址是一个极其重要的工作环节。从总的选址原则上看，地质条件相对较好的天然地基为最佳选择，但在具体选址的过程中，也要依据水利水电工程的实际情况进行全方位的考虑，一方面要符合水闸的设置要求，另一方面要对水闸的水文条件和地质条件进行透彻分析，之后再择优选定岩石地基。最终选定的岩石地基，一定要是新鲜和完整的，如果实在无法找到适合的岩石地基，也可以选择那些透水性小、抗剪强度高、压缩性低、承载能力较大的土质地基替代岩石地基。
3.水闸地基的处理
3.1桩基的处理
对于桩基的处理，大体可以概括为灌注桩和预制桩两种。在以下三种情况中，这两种桩基的处理方法可以得到有效利用：①在沉降的过程中，所属建筑物具备相当高的要求；②竖向荷载结构非常集中，且非常大；③相应的结构，受到了大面积地面的荷载影响。
3.2预压法
所说的预压就是通过事先加载，使地基的承载能力得以提高，从而降低其沉降幅度。预压方法存在明显的优势和劣势，具体表面为：优势是在荷载持续保持的情况下，体积会产生很大幅度的压缩，同时使水闸强度表面出明显的增长。这种方法对黏性土地基以及淤泥质地基都会表现较好的功效；劣势是在规定的工期之内，极有可能无法完成施工任务。尤其在工期比较紧张时，不建议采用此种方式。这是因为闸基地下水与河水是紧密相连的，此时降水就成为一大难题，要想使这一问题得到有效解决，需要耗费较长的时间，无法满足工期上的要求。
3.3换土垫层法
换土垫层法是一种比较传统的地基处理方法，其优势是操作简单，且成功率高。因此，在大多数的施工当中，换土垫层法是众多地基处理方法中的首选。如果是<3m的软弱土层，就是浅层地基，如果是承载力特别高的土层，则是下卧层地基。
4.闸型的选择
在水利水電工程中，水闸所包含的闸型种类较多，并且每一种闸型都具有各自不同的优点及缺点，在功能方面也存在一定的差异。因此，选择闸型时，不能以款式是否新颖、功能是否齐全为原则，而是要以实用性为原则，对其进行合理选择。因此，在选择闸型之前，要对施工管理、河道特性、地质情况、地形条件进行充分的了解，在此基础上，选定闸型，以此来保证水闸在日后使用过程中实用价值。
5.水闸的排水问题
5.1防冲槽
在水利水电工程中，防冲槽的作用就是针对水闸关卡末端实施的一种加固措施。当水流经过关卡时，由于受到关卡的作用力，导致水流速度和冲击能量都有所下降，当水流经过关卡末端时，又恢复到原来的速度和冲击力。此时，这种强大的水流冲击力就容易对河床一定的破坏。因此，在大多数关卡末端，都将其设置成为抛石防冲槽。当水流冲击河床时，关卡末端的石块会根据水流冲击的方向，沿着陡坡顺势而下，因此在冲坑的上游斜坡上要设置好铺盖，提高水利水电工程的安全系数。
5.2消力池底板的排水孔设计
对于水利水电工程中的消力池底板来说，必须承受由不同因素所带来的压力，例如水流的脉动压力、水流的冲击力等等。因此，消力池底板一定要符合耐磨静压的要求，同时能够承受重物的冲击，同时还要具备很大的强度和自重，方可满足水利水电工程对它的各项要求。在布置位置上，可将垂直排水孔设置在水平护板的后半部分，将反滤层铺在排水孔的下面。在布置形态上，可设置成梅花形，这种形式可以让排水更加通畅，从而减轻护板低部的渗透压力。
5.3闸基防渗面层的排水
在水利水电工程中，上游水位和下游水位之间存在较为明显的落差。正是因为这一落差，可以有效实现各种排水活动。其工作原理为：当上游水渗透进河床之后，经过闸底板、防渗铺盖和板桩流入消力池，当其经过反滤层的排水孔，便可顺畅的流进下游地段，最终实现有效的排水。在地基渗水方面，最理想的状态是以最快的速度将水排出去。因此，就要考虑如何加快水流速度，将防渗止水设施大量的布置在高水位的一侧，不失为一项有效措施。板桩、浅齿墙或铺盖皆可作为防渗止水设施，通过这一的办法可有效延长底板上游的相关渗透路径，使渗透压力在消力池底板上得以压缩和减小。同时，通过滤水层、排渗管的合理设置，也可以达到有效排水、排渗的效果。
6.水闸的底板高程
对于水利水电工程来说，合理确定水闸底板高程是非常重要的，绝不能存在丝毫马虎大意。水闸的运行质量、造价、制作及施工与闸底板高程的选取都存在密不可分的联系。因此，对闸底板高程的选取要多角度、多方面的进行综合考虑，确保最终确定的底板高程可以同时满足水闸的正常运行、经济性、地质以及水文地质等多项要求。如果设置的水闸底板高程过低，不但增加了地基处理和开挖施工的难度，还会影响闸门的正常启闭，导致水闸无法正常运行。因此，水闸底板高程能否正确选定，是整个流程能否顺畅运转的决定性因素，一定要确保最终设计方案的科学合理性，为水利水电工程的顺利运行提供必要的保障。
结束语：
综上所述，水闸的正常运行对于水利水电工程来说至关重要，在很大程度上，决定着整个工程的运行质量。因此，在开展设计之前，设计单位一定要精心做好各项准确工作，全面了解水闸区域的水文地质情况，确保水闸设计的合理性，促进水利水电工程项目的顺利实施；在施工的过程中，做好过程管理，确保闸门日后运行过程中的安全可靠性。从而更好的发挥出水利水电工程抗洪、蓄水的作用，最大限度的保护国家财产安全和广大人民群众的生命财产安全。
参考文献：
[1]郭传金.关于水利水电工程中水闸的设计探讨[J].城市建设理论研究，2014（11）.
[2]赵琪.关于水利水电工程中水闸的设计探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2014（13）.
[3]吴连生，安孟德.关于水利水电工程中水闸的设计探讨[J].建筑工程技术与设计，2015（2）.